OBECNÝ METABOLISMUS ENZYMY
|
|
- Jozef Svoboda
- před 7 lety
- Počet zobrazení:
Transkript
1 OBECNÝ METABOLISMUS ENZYMY
2 Enzymy - základní terminologie Katalyzátor je látka, která zvyšuje rychlost chemické reakce, ale nemění chemickou rovnováhu Enzymy jsou katalyzátory biologických systémů umožňující chemické přeměny Při reakcích se molekula enzymů nespotřebovává Katalytická síla enzymu je definována jako poměr rychlosti reakce katalyzované enzymem a rychlosti reakce nekatalyzované Enzymy jsou makromolekulární látky, jejichž základem jsou bílkoviny (globulární) Katalytickou aktivitu může mít i RNA (pravděpodobně nejranější katalyzátory - ribozymy)
3 Příklady enzymů Porovnání rychlostních konstant spontánní a katalyzované reakce a katalytické síly Enzym Nekatalyzovaná reakce (k noncat s -1 ) Katalysovaná reakce (k cat s -1 ) Poměr (k cat /k noncat ) Orotidinmonofosfátdekarboxylasa 2,8 x ,4 x Stafylokokální nukleasa 1,7 x ,6 x AMP nukleosidasa 1,0 x ,0 x Karboxypeptidasa A 3,0 x ,9 x Ketosteroidisomerasa 1,7 x ,9 x Triosafosfátisomerasa 4,3 x ,0 x 10 9 Chorismátmutasa 2,6 x ,9 x 10 6 Karbonáthydratasa 1,3 x x ,7 x 10 6
4 Enzymy - základní terminologie Katalýza se uskutečňuje v místě molekuly enzymu nazvaném aktivní místo Vedle bílkovinné složky mohou enzymy obsahovat i nebílkovinnou součást Látka jejíž přeměnu enzym katalyzuje se nazývá substrát Enzymy lze dělit na: 1. Jednoduché obsahují jen bílkovinnou část (např. hydrolasy pepsin, trypsin, ribonukleasa) enzymy monomerní, tvořené jedinou podjednotkou oligomerní, tvořené z více podjednotek
5 Struktura enzymů 2. Složené enzymy obsahují i nebílkovinou složku kofaktor vázanou na bílkovinnou součást apoenzym (apoprotein bílkovina) APOENZYM + KOFAKTOR HOLOENZYM Ionty kovů Organická skupina či sloučenina Pevně (většinou kovalentně) vázaná prostetická skupina (širší význam) odstranění ztráta aktivity - na téže enzymové bílkovině, je pevně vázáná Volně vázaná koenzym vratně disociuje disociuje z dané enzymové bílkoviny a může se regenerovat v jiné enzymové reakci - druhý substrát
6 Struktura enzymů
7 Koenzym x prostetická skupina
8 Koenzym x prostetická skupina Prostetická skupina Koenzym
9 Vitamíny Kofaktor Funkce, reakce Onemocnění B 1 thiamin B 2 riboflavin B 2 nikotinová kyselina B 2 kyselina pantothenová B 2 kyselina listová B 6 pyridoxin B1 2 kobalamin H biotin C kyselina askorbová Thiamindifosfát Přenos aldehydické skupiny Beri-beri FMN, FAD Oxidačně redukční Dermatis NAD+.NADP+ Oxidačně redukční Pelagra CoA Přenos acylové skupiny Hypertense Tetrahydrofolát Přenos C1 skupiny Megaloblastická anemie Pyridoxalfosfát Přenos aminoskupiny Deprese Kobalamin izomerace Chudokrevnost Biocytin Kyselina askorbová Přenos COOH skupiny Hydroxylace donor vodíku Není známo Skorbut
10 Kovový ion metaloenzymy
11 Chemické katalyzátory látky urychlující chemické reakce nemění přitom rovnováhy chemických reakcí snižují aktivační energii nemění se při reakci Biokatalyzátory - enzymy urychlují ustanovení rovnováhy chemické reakce neovlivňují rovnovážnou konstantu jsou specifické ve smyslu katalyzované reakce (specifita účinku) a ve smyslu výběru substrátu (substrátová specifita) snižují aktivační energii reakce, tvoří komplex se substrátem rychlost musí být přesně regulována podle potřeb organismu
12 Biokatalyzátory se liší od běžných chemických katalyzátorů 1) Vyšší reakční rychlostí 2) Mírnějšími podmínkami reakce T, ph, tlak 3) Vyšší specifitou 4) Schopností regulace
13 Rozklad peroxidu vodíku
14 Principy enzymové katalýzy
15 Principy enzymové katalýzy
16 Energetika enzymových reakcí Změna volné (Gibbsovy) energie je termodynamická funkce vedoucí k pochopení katalytického účinku enzymů. 1. Reakce probíhá samovolně, když má D G negativní znaménko. 2. Systém je v rovnováze, když je DG = Reakce neprobíhá samovolně, když je DG pozitivní. Musí být dodána volná energie. Negativní DG neznamená, že reakce proběhne dostatečně rychle. Rychlost reakce závisí na volné aktivační energii DG *.
17 Typy terciární struktury fibrilární (vláknitý tvar) - skleroproteiny převládá jedna sekundární struktura; př. -keratin, -keratin globulární (kulovitý tvar) - sferoproteiny rovnoměrné zastoupení obou sekundárních struktur membránové Orientace zbytků AK Vodné prostředí - polární ven hydrofobní dovnitř Orientace zbytků AK u membránových proteinů je opačná
18 Aktivní místo oblast v molekule enzymu, kde se váží substráty, případně kofaktory tvoří vedlejší řetězce nesousedních aminokyselin polypeptidového řetězce, tzv. katalytické. tvoří třídimenzionální strukturu do které vstupuje substrát tvoří malou část celkového objemu enzymu interakce substrátu a enzymu v aktivním místě vede ke tvorbě přechodového stavu substráty se váží do aktivního místa řadou slabých interakcí vytváří se komplex enzym substrát (ES). specificita vazby enzym substrát je založena na přesně uspořádaných atomech v aktivním místě při tvorbě komplexu ES se uvolňuje vazebná energie přispívající ke snížení energie aktivační a tvorbě přechodového stavu
19 pyruvát Specificita enzymů laktát x hůře u živočichů substrátová specifita: absolutní ureasa skupinová - karboxypeptidasa u bakterií
20 Model interakce substrátu s enzymem Zámku a klíče Indukovaného přizpůsobení, postupné změny konformace
21 Třídění klasifikace IUB 1961, 6 tříd podle typu katalyzované reakce 1. třída oxidoreduktasy oxidačně redukční reakce nejpočetnější třída - laktátdehydrogenasa 2. třída transferasy přenos skupin - aspartátaminotransferasa 3. třída hydrolázy hydrolyticky (za účast H 2 O) štěpí vazby početná skupina - ureasa 4. třída lyasy nehydrolyticky (bez účast H 2 O) štěpí vazby, eliminace i adice - karbonátdehydratasa 5. třída izomerasy intramolekulární přesuny atomů či skupin - glukosa-6-fosfátizomerasa 6. třída ligasy vznik energeticky náročných vazeb nejčastěji za spotřeby ATP - asparaginsyntethasa
22 Názvosloví enzymů Triviální Názvy souvisely s místem výskytu nebo funkcí ptyalin (sliny), trypsin, pepsin, starý žlutý enzym Jednoduché Název substrátu nebo reakce + koncovka asa: amylasa, ureasa, oxidasa, hydrolasa, transaminasa Systematické názvosloví Odráží reakční specificitu základ systematického třídění Regulérní Substráty:produkty-reakce, typické pro jednotlivé třídy L-Glu:NAD + -oxidoreduktasa (deaminující) Zjednodušené Substrát + reakce + -asa glukosa-6-fosfátdehydrogenasa
23 Názvosloví enzymů - tvorba Třída / % zastoupení EC 1. Oxidoreduktasy 25,6 EC 2. Transferasy 27,6 EC 3. Hydrolasy 22,9 EC 4. Lyasy 13,1 EC 5. Isomerasy 5,3 EC 6. Ligasy 5,5 Tvorba názvu Donor:akceptoroxidoreduktasa Donor:akceptorpřenášená skupinatransferasa Substrát hydrolasy, odstraňovaná substrátová skupina-hydrolasa Substrát, odstraňovaná substrátová skupina 1.Substrát-isomerasa 2.Substrát-racemasa 3.Substrát-epimerasa 4.Substrát-mutasa 1.molekula-2.molekula spojení ligasou Příklad systematického názvu (S)-malát:NAD + -oxidoreduktasa ATP:glycerol-3-fosfotransferasa Adenosinaminohydrolasa Triacylglycerolacylhydrolasa ATP-difosfolyasa Xylosa-ketolisomerasa Alaninracemasa Glukosaepimerasa Methylmalonyl-CoA-mutasa Alanyl:tRNA ligasa (AMP) Pyruvát:CO 2 -ligasa(adp)
24 Třídění klasifikace EC a.b.c.d Např. alkohol:nad:oxidoreduktasa (alkoholdehydrogenasa) EC EC 1 oxidoreduktasy EC 1.1. skupina CHOH EC kofaktor NAD EC číslo uvnitř skupiny
25 Určující charakteristika dc/dt Rychlost reakce
26 Enzymové jednotky Aktivita enzymu = rychlost enzymem katalysované reakce Stanovení počáteční rychlosti v 0 1. Smluvní jednotky např. u amylasy - množství enzymu, které rozštěpilo za 30 min při 40 o C dané množství škrobu, aby ten nedával reakci s jodem 2. Mezinárodní jednotka (IU) množství enzymu, které katalysuje přeměnu 1 mmolu substrátu (tvorby produktu) za 1 minutu při 30 C (za optimálních podmínek, pufr, ph, koncentrace substrátu, kofaktor) 3. Jednotka SI (rok 1973) katal (kat) množství enzymu, které katalysuje přeměnu 1 molu substrátu (tvorby produktu) za 1 sekundu při 30 C (za optimálních podmínek, pufr, ph, koncentrace substrátu, kofaktor). Používají se mkat (10-6 kat) a nkat (10-9 kat). 1 kat = 1 mol/s = 6,10 7 IU 1 IU = 16,67 nkat
27 Vyjadřování katalytické účinnosti enzymů Specifická aktivita aktivita vztažená na celkové množství (koncentraci) vztažného parametru( bílkoviny) např. nkat/mg Číslo přeměny látkové množství substrátu (mol) přeměněné molem enzymu za časovou jednotku (s) k [s -1 ] Aktivita se měří za optimálních podmínek teplota, ph a iontová síla roztoku.
28 Metody stanovení aktivity enzymu Stanovení změny [P] nebo [S] v čase: dc/dt Výhodnější [P], ale záleží na možnostech metody Spektrální absorpční, fluorescenční aj., chemické, elektrochemické (amperometrie), enzymové (spřažené reakce) POZOR - vliv prostředí
29 Spektrofotometrické stanovení aktivity enzymů
30 Warburgův optický test
31 Stanovení glukosy
32 Vliv prostředí na rychlost enzymové reakce Optimální podmínky In vivo fysiologické prostředí In vitro napodobení fyziologických podmínek Většina enzymů je aktivní pouze v úzkém rozmezí ph. Spočívá to ve vlivu ph na kombinaci faktorů: A) Vazba substrátu na enzym B) Stav ionizace substrátu Vliv ph C) Ionizační stavy vedlejších řetězců aminokyselin v aktivním místě Většina enzymových reakcí vytváří zvonovou křivku závislosti reakční rychlosti na ph. Hodnotu ph, při které dochází k nejvyšší rychlosti enzymové reakce nazýváme ph optimum.
33 Vliv ph
34 Vliv teploty Teplotní stabilita enzymů závisí na řadě faktorů jako je ph, iontová síla prostředí a přítomnost nebo nepřítomnost ligandů. Substráty obecně chrání enzymy před tepelnou denaturací. Nízkomolekulární enzymy s jednoduchým polypeptidovým řetězcem obsahující disulfidové vazby, jsou obvykle teplotně stabilnější než vysokomolekulární oligomerní enzymy. Obecně, se zvyšující se teplotou roste aktivita enzymů. Enzymy jsou proteiny, u kterých se terciární a kvarterní struktura udržuje slabými interakcemi jako jsou vodíkové vazby, iontové interakce atd. Závislost rychlosti na teplotě obvykle vykazuje vrchol, který označujeme jak teplotní optimum. Při dalším zvyšování teploty obvykle dochází k denaturaci proteinu. Pro práci s enzymy je doporučována IUB teplota 30 o C.
35 Vliv teploty
36 Kinetika enzymové reakce Časový průběh enzymové reakce prestacionární a stacionární stav
37 Rovnice Michaelise a Mentenové Kinetický popis aktivity enzymu Reakční rychlost v o se obvykle vyjadřuje jako počet molů produktu vytvořených za sekundu. Podmínky pro odvození kinetické rovnice Michaelise a Mentenové Tvorba komplexu enzym-substrát [ES]. Měříme počáteční rychlost v o, kdy se nenahromadilo takové množství produktu, že by ovlivňovalo zpětnou reakci. Ustálený stav koncentrace [ES] se nemění i když koncentrace substrátu a produktu se mění. Rychlost tvorby [ES] je shodná s rychlostí rozpadu [ES].
38 Počáteční reakční rychlost [v O ] v 0 = f([s]) Rovnice Michaelise-Mentenové v 0 = (v max [S]) / (K M + [S]) Hyperbolický průběh V lim V lim Speciální případy [S] K M [S] K M [S] = K M v 0 = V lim / 2 V lim / 2 K m Maximální rychlost Koncentrace substrátu [S] v max = k cat [E] t
39 Stanovení kinetických parametrů Linearizace tzv. vynesení dle Lineweavera a Burka 1/v 0 = 1/f([S]) v O = V lim [S] K m + [S] Rovnice Michaelise a Mentenové 1 v O = K m + [S] V lim [S] 1 v O = K m V lim [S] + [S] V lim [S] 1 v O = K m V lim [S] + 1 V lim Sklon = K m /V lim Průsečík = 1/V lim Dvojnásobně reciproká rovnice Lineweavera a Burka
40 Stanovení kinetických parametrů Dvojnásobně reciproké vynesení 1 / v o proti 1 / [S] dle Lineweavera a Burka 1 / v o = K M / V lim. 1 / [S] + 1 / V lim 1 / [v O ] Sklon = K m / V lim K m Průsečík = -1/ V lim Průsečík = -1/ 0 1 / [S]
41 Význam konstant K M je mírou afinity substrátu k enzymu K M = (k 2 + k cat ) / k 1 je vztah mezi K M a rychlostními konstantami enzymové reakce ve smyslu rovnice Michaelise a Mentenové. Formálně disociační konstantou komplexu [ES] Není závislá na katalytickém množství (aktivitě enzymu) v pokusu, pokud pracujeme v oblasti lineární závislosti v na [E] Lze ji tabelovat a užít jako srovnávací parametr Mění se s externími parametry (ph, iontová síla ) Liší se pro různé substráty téhož enzymu Kosubstráty NAD + apod. (LDH) Vztah k metabolickým hotovostem pool. Koncentrace substrátu, při které je substrátem obsazena polovina aktivních míst enzymu. Odpovídá koncentraci substrátu in vivo.
42 Význam konstant K M je mírou afinity substrátu k enzymu V případě, že k 2 je mnohem větší než k cat to znamená, že ES komplex disociuje na E a S mnohem rychleji, než se tvoří produkt. Vztah se zjednoduší na K M = k 2 / k 1. Disociační konstanta komplexu ES je: K ES = [E] [S] / [ES] = k 2 / k 1 Jinými slovy: K M je v tomto případě rovno disociační konstantě komplexu ES. Vysoké hodnoty K M ukazují na slabou afinitu substrátu k enzymu, a naopak nízké hodnoty na vysokou afinitu.
43 Význam konstant V lim je ukazatelem aktivity enzymu Závisí na katalytickém množství enzymu v experimentu Dá se užít k vyjádření katalytické účinnosti a čistoty enzymu. V těchto případech se vypočítá tzv. specifická aktivita jako poměr V lim a množství enzymu (typicky v mg bílkoviny neznáme-li jeho M r nebo pracujeme se směsí homogenát, krevní sérum apod.) Známe-li látkové množství enzymu, pak specifickou aktivitu vztaženou na látkové množství enzymu nazýváme číslem přeměny (TN): V lim / [E] [mol.s -1 /mol] = TN [s -1 ] = k cat [s -1 ]
44 Obvyklá chyba studentů Uvažují, že rychlostní konstanta k cat nemůže být větší než k 1 neboť by to znamenalo, že se komplex ES se rozpadá rychleji než se tvoří. Pozor: konstanty mají různé jednotky a proto nemohou být srovnávány!! Konstanta k 1 má jednotky M -1. s -1 nebo (min) -1, konstanta k cat má jednotky s -1 nebo min -1. Nejsou to rychlosti, ale rychlostní konstanty prvního a druhého řádu!!! Rychlost tvorby [ES] je k 1 [E][S] Rychlost rozpadu [ES] na E + P je k cat [ES]. Může nastat stav, kdy k cat >>k 2!!! V tom případě se K M redukuje na k cat / k 1!!!
45 Číslo přeměny enzymu Definujeme jako počet molekul substrátu převedených na produkt enzymovou molekulou za časovou jednotku při plné saturaci enzymu substrátem. Nazývá se také katalytická konstanta k cat. Enzym Číslo přeměny enzymu Karbonáthydratasa ketosteroidisomerasa Acetylcholinesterasa Penicilinasa Laktatdehydrogenasy Chymotrypsin 100 DNApolymerasa 15 Lysozym 0,5
46 Konstanta specificity Kinetická dokonalost enzymové aktivity poměr k cat / K M k cat (vyšší účinnější katalýza) a K M (nižší větší afinita enzymu k substrátu) Spolehlivější ukazatel substrátové specificity preference substrátů V případě, že koncentrace substrátu je mnohem vyšší než K M rychlost enzymové reakce je dána k cat, což je číslo přeměny Za fyziologických podmínek enzym nebývá substrátem nasycen Poměr [S] / K M je mezi 0,01 až 1,0. Za situace, kdy je [S] < < K M je rychlost enzymové reakce mnohem menší než k cat, protože je mnoho aktivních míst neobsazeno
47 Konstanta specificity Existuje nějaké číselné měřítko, které by charakterizovalo enzym za podmínek v buňce? Pomocí tohoto kriteria můžeme porovnávat preferenci enzymu pro různé substráty. Horním limitem je rychlost difúze substrátu do aktivního místa enzymu. Ester aminokyseliny Vedlejší řetězec k cat /K M (s -1 M -1 ) Glycin - H 1,3 x 10-1 Valin isopropyl 2,0 Norvalin n-propyl 3,6 x 10 2 Norleucin n-butyl 3,0 x 10 3 Fenylalanin benzyl 1,0 x 10 5 Nejdokonalejším substrátem je fenylalanin
48 Dvousubstrátové reakce Sekvenční - náhodný mechanismus (bi bi) nezáleží na tom, který z obou substrátů se váže jako první na enzym příklad: kreatinkinasa ATP Kreatin Fosfokreatin ADP Enzyme Enzyme E (kreatin) (ATP) E (fosfokreatin) (ADP) Kreatin ATP ADP Fosfokreatin
49 Dvousubstrátové reakce Sekvenční - uspořádaný mechanismus (bi bi) substráty se váží do aktivního místa v určitém pořadí příklad: alkoholdehydrogenasa, laktátdehydrogenasa (nejdříve se váže koenzym NADH a poté druhý substrát) NADH Pyruvát Laktát NAD + Enzyme E (NADH) (pyruvát) E (laktát) (NAD + ) Enzyme
50 Pingpongový mechanismus Dvousubstrátové reakce enzym přechází mezi dvěma stálými formami po vazbě prvního substrátu se tvoří substituovaný enzymový meziprodukt - modifikovaný enzym první produkt se uvolní a poté se váže na modifikovaný enzym druhý substrát a odštěpí se druhý produkt příklad: aspartátaminotransferasa Aspartát Oxaloacetát -Oxoglutarát Glutamát Enzyme E (aspartát) (E-NH 3 ) (oxaloacetát) + (E-NH + 3 ) + (oxaloacetát) (E-NH 3 ) ( -oxoglutarát) E (glutamát) Enzyme
51 Regulační aspekty Michaelisovská kinetika vliv [S] na rychlost Alosterické enzymy oligomerní kooperativita - efektivní regulace neřídí se kinetikou Michaelise a Mentenové.
52
53 Aspartáttranskarbomoylasa (ATCasa) ATCasa katalyzuje první krok biosyntézy pyrimidinových nukleotidů. ATCasa je inhibována produktem cytidintrifosfátem (CTP). Tento typ inhibice se nazývá zpětnovazebná inhibice nebo inhibice konečným produktem. Vždy je inhibován první reakční krok. CTP je strukturně odlišný od substrátu a váže se proto na jiné místo enzymu než substrát. Taková místa se nazývají allosterická (z řečtiny allos jiná a steros struktura, místo). ATCasa je složena ze dvou katalytických podjednotek (každá obsahuje tři řetězce) a tří regulačních podjednotek (každá obsahuje dva řetězce). ATP je allosterický aktivátor, CTP je allosterický inhibitor.
54
55 Modulace rychlosti enzymové reakce Metabolický význam in situ Regulace metabolismu Studium metabolismu in vitro Objasnění mechanizmu působení enzymů Součást regulací jako celku Způsoby účinek metabolitů, modifikace apoenzymu Modulátory, efektory Positivní aktivátory Negativní - inhibitory
56 Inhibice enzymové aktivity Typy inhibitorů Ireversibilní Vážou se pevně a nevratně. Blokují nevratně enzymovou aktivitu tím, že vytváří s enzymem velmi pevný kovalentní komplex enzym inhibitor Reversibilní Interagují s enzymem vratně Dají se odstranit např. dialýzou, gelovou chromatografií Typy reversibilních inhibicí Kompetitivní Nekompetitivní Akompetitivní
57
58 Ireverzibilní inhibice OH Ser O F + P O O O O H H CH 3 CH 3 CH 3 DIPF CH 3 H H P CH 3 CH 3 O O CH 3 CH 3 + F - + H + Acetylcholinesterasa Inaktivovaný enzym Příklad: Inhibice cholinesterasy a proteinas diisopropylfluorfosfátem, který se kovalentně váže na Ser v aktivním místě nebo Organofosfáty, těžké kovy Lze využít jako modifikační činidla pro studium aktivního centra
59 Ireverzibilní inhibice SH-inhibitory - inaktivace cysteinového řetězce enzymu jodacetamidem O O Cys SH + I C S C + I - + H + C NH 2 C NH 2 H 2 H 2 Jodacetamid Enzym Inaktivovaný enzym Alkylační činidla, rtuťnaté sloučeniny (PCMB)
60 Inhibitor lze odstranit (dialýza, gelová filtrace) Kompetitivní Inhibitor se váže do aktivního místa Strukturní podobnost se substrátem Soutěžení inhibitoru se substrátem Nekompetitivní Inhibitor se váže jinak Substrát neovlivní vazbu inhibitoru Akompetitivní Inhibitor se váže na komplex ES Alosterická Vazba na jinou podjednotku Reverzibilní inhibice
61 Schéma kompetitivní inhibice Kompetitivní inhibice Klasická kompetitivní inhibice S Enzym I I Enzym S Enzym Neklasická kompetitivní inhibice S Enzym I Enzym S I Enzym Buďto vstoupí substrát do aktivního místa enzymu a zamezí vstupu inhibitoru nebo naopak.
62 Kompetitivní inhibitor Reaguje s volným enzymem a soutěží se substrátem Vazné místo v aktivním centru Může se navázat pouze na volný enzym V reakční směsi se pak vyskytuje mimo E, S a ES ještě EI (komplex enzym-inhibitor), který se tvoří vratně mezi volným enzymem a inhibitorem Zvýšení K M (zdánlivá hodnota) V lim se nemění Kompetitivní inhibice
63 Kompetitivní inhibice Grafické vyjádření této závislosti vidíme na vynesení dle Lineweavera a Burka
64 Kompetitivní inhibice Inhibice SDH malonátem Jantaran (sukcinát) je substrátem enzymu sukcinátdehydrogenasy (vzniká fumarát) (enzym citátového cyklu) Malonát je kompetitivním inhibitorem SDH (nelze ho dehydrogenovat) Strukturní podobnost, někdy bývá méně názorná (el. hustoty) Určení typu inhibice kineticky COO - CH 2 CH 2 COO - Sukcinát COO - CH 2 COO - Malonát Sukcinátdehydrogenasa Kompetitivní inhibitor - OOC HC CH Fumarát E + I COO - + K i = [E] [I] / [EI] EI 2 H
65 Potlačení intoxikace ethylenglykolem ethanolem Tvorba oxalové kyseliny z ethylenglykolu je inhibována ethanolem: O H C H 2 OH Alkoholdehydrogenasa C COOH H 2 C OH Inhibováno ethanolem H 2 C OH COOH Ethylenglykol + HO CH 2 Aldehyd Ethandiová kyselina, oxaláty CH 3 Ethanol
66 Schéma nekompetitivní inhibice Nekompetitivní inhibice S S Enzym I Enzym I Enzym I Enzym S
67 Nekompetitivní inhibice Inhibitor není podobný substrátu Váže se jak na volný E tak na komplex ES Vytváří komplex EI [EI] nezávisí na [S], ale pouze [I] V lim se snižuje K M se nemění
68 Nekompetitivní inhibice Grafická analýza dle Lineweavera a Burka
69 Kompetitivní a nekompetitivní inhibice
70 Kompetitivní a nekompetitivní inhibice Oranžová nekompetice Zelená - kompetice
71 Schéma akompetitivní inhibice Akompetitivní inhibice S Enzym I Enzym S I Enzym S
72 Akompetitivní inhibice 1 / [v O ] Stejné množství substrátu a inhibitoru: 30 E + S ES E + P + I Akompetitivní inhibice K m 1 1/v i = + ( [I] ) 1 + V lim [S] V lim K i 20 Nemění se sklon EIS Bez inhibice S S S E + S S + S I S Nadbytek substrátu: ES Nadbytek substrátu neovlivní reakci. ESI 10 K m se mění V lim se mění K m 1/v O = + V lim [S] 1 V lim ES + I ESI K i = [ES] [I] / [ESI] / [S], M -1
73 Tabulka typů inhibice a příslušných konstant Inhibice Kompetitivní I se váže jen na E Nekompetitivní I se váže jak na E tak na ES Akompetitivní I se váže jen na ES Konstanty Roste K M, V lim se nemění Klesá V lim, K M se nemění Klesá V lim a K M Poměr V lim / K M se nemění
74 Inhibitory enzymu princip účinku řady léčiv Látka Inhibovaný enzym Pozn. Acetylsalicylová kys., ibuprofen Cyklooxygenasa - zajištuje přeměnu kyseliny arachidonové na prostaglandiny zmírňují rozvoj zánětu, bolestivost a snižují teplotu Statiny HMG-CoA reduktasa hypolipidemika, snižují hladinu cholesterolu Neostigmin acetylcholinesterasa nervosvalové choroby, pooperační atonie střev Rivastigmin, galantamin Mozková acetylcholinesterasa Alzheimerova choroba
75 Inhibitory enzymů bakterií antibiotika Látka Penicilíny Tetracyklíny, makrolidy, chloramfenikol Fluorované chinolony Inhibovaný enzym Transpeptidasa (výstavba buněčné stěny) Inhibice proteosyntézy Topoisomerasa II (rozplétání DNA během replikace)
76 Stejná aktivita Katalyzují stejnou reakci Liší se strukturou apoenzymu (primární struktura) a/nebo postranslačními úpravami Liší se fyzikálně-chemickými vlastnostmi (odlišná afinita k substrátu, K M, citlivost k inhibitorům) Často rozdílná subcelulární /tkáňová dustribuce Podjednotkové složení Úloha stáří organismu Orgánová specificita Isoenzymy Příklad LDH
77 Isoenzymy Kreatinkinasa (CK) je dimer a tvoří tři izoenzymy Izoenzym Výskyt Procento celkové aktivity Zvýšení CK-MM svaly 94-96% Svalové trauma CK-MB srdce do 6% Infarkt CK-BB mozek stopy Poranění mozku
78 Neaktivní formy Posttranslační modifikace Význam proteasy Zymogeny - proenzymy
79 Organizace enzymů Efektivita reakcí katabolické jednodušší anabolické význam organizovanosti Typy enzymy volně rozpuštěné (cytoplasma glykolýza) multienzymové komplexy (zvl. pro anabolické pochody syntéza MK, ale i katabolické pochody využití energie) membránově vázané enzymy (organizovanost, vektoriální průběh reakcí využití energie oxidační a fotosyntetická fosforylace)
80 Využití enzymů v lékařství 1. Enzymy jako indikátory patologického stavu 2. Enzymy jako analytická činidla v diagnostice v klinické biochemii 3. Enzymy jak léčiva Ad 1. Při poškození buněk se zvyšuje aktivita intracelulárních enzymů v extracelulární tekutině Enzym Referenční hodnoty Interpretace zvýšení ALT (alaninaminotransferasa) do 0,9 mkat/l hepatopatie CK (kreatinkinasa) do 4 mkat/l myopatie, infarkt myokardu
81 Využití enzymů v lékařství Ad 2. Enzymy jako analytická činidla v diagnostice v klinické biochemii Enzym Glukosaoxidasa Peroxidasa Lipasa Cholesteroloxidasa Urikasa Bilirubinoxidasa Ureasa Laktátdehydrogenasa Taqpolymerasa Stanovení glukosa glukosa triacylglyceroly cholesterol kyselina močová bilirubin močovina ALT, AST PCR metoda
82 Využití enzymů v lékařství Ad 2. Enzymy jako analytická činidla v diagnostice v klinické biochemii
83 Využití enzymů v diagnostice onemocnění Diagnostika místa a rozsahu tkáňového postižení stanovení aktivit enzymů v tělesných tekutinách (nejčastěji plazma) prognostický přínos - na základě změn hladin příslušných enzymů v čase 1) Enzymy specifické pro plazmu např. srážecí faktory 2) Sekreční enzymy, v různé míře se dostávají do krve např. pankreatická amylasa či lipasa 3) Intracelulární enzymy do krve pronikají při poškození buněk příslušné tkáně Některé enzymy jsou orgánově specifické. Typicky se jedná o různé druhy izoenzymů či izoforem enzymů. Např. izoenzymy kreatinkinázy CK-MB typická pro myokard a CK-MM pro kosterní sval.
84 Využití enzymů v diagnostice onemocnění Játra a) Markery poškození hepatocytů: 1. ALT (alaninaminotransferasa) lokalizovaná převážně v cytoplazmě 2. AST (aspartátaminotransferasa) lokalizovaná převážně v mitochondriích - dochází k jejímu uvolnění až při těžším poškození jaterních buněk b) Markery cholestázy: 1. ALP (alkalická fosfatasa) 2. 2GGT (γ-glutamyltransferasa) zvýšená aktivita u chronického alkoholického postižení jater
85 Využití enzymů v diagnostice onemocnění Pankreas a) Pankreatická amylasa méně specifická pro postižení pankreatu než pankreatická lipasa b) Pankreatická lipasa Svalová tkáň K odlišení místa poškození se měří aktivity izoenzymů kreatinkinasy: a) CK-MM lokalizovaná v kosterním svalstvu b) CK-MB lokalizovaná v myokardu c) CK-BB lokalizovaná v mozku
86 Využití enzymů v diagnostice onemocnění Kostní tkáň a) ALP (alkalická fosfatasa) lokalizovaná v osteoblastech tzv. kostní frakce, může ale pocházet i z jater (tzv. jaterní frakce), GIT či z ledvin b) ACP (kyselá fosfatasa) lokalizovaná v osteoklastech, může pocházet i z prostaty Dále se stanovují také: 1) Izoenzymy laktátdehydrogenasy (LD, LDH) a) LD-1 lokalizovaná v buňkách myokardu a erytrocytech b) LD-2 lokalizovaná v RES c) LD-3 lokalizovaná v plicích d) LD-4 lokalizovaná v ledvinách, pankreatu a placentě e) LD-5 lokalizovaná v játrech a kosterním svalu
87 Regulace jednotlivých metabolických drah Regulace dýchacího řetězce a aerobní fosforylace 1. Dostupnost O 2, který je finálním akceptorem elektronů 2. Poměr NADH / NAD + a FADH 2 / FAD 3. Dostupnost ADP pro syntézu ATP 4. UCP (uncoupling proteins odpřahovače DŘ od aerobní fosforylace snížení protonového gradientu) Regulace Krebsova cyklu Regulačními body (enzymy) Krebsova cyklu jsou: 1. Citrátsyntasa 2. Isocitrátdehydrogenasa - hlavní regulační enzym 3. α-ketoglutarátdehydrogenasa
88 Regulace jednotlivých metabolických drah Regulačními faktory Krebsova cyklu jsou: Poměr NADH / NAD + a FADH 2 / FAD respirační kontrola Hromadí-li se NADH a FADH 2 dojde k inhibici isocitrátdehydrogenasy a α-ketoglutarátdehydrogenasy. Poměr ATP / (ADP a AMP) energetická kontrola Dostatek energie inhibuje isocitrátdehydrogenasu a α-ketoglutarátdehydrogenasu ATP je inhibitor, ADP a AMP jsou aktivátory. Dostupnost substrátů Krebsova cyklu substrátová kontrola Na úrovni citrátsyntasy, která produkuje tolik citrátu, kolik jí dodáme oxaloacetátu a acetyl-coa. Dostupnost O 2 těsný vztah respiračním řetězcem
89 Regulace jednotlivých metabolických drah Regulace oxidační dekarboxylace pyruvátu 1. Interkonverze pyruvátdehydrogenasového komplexu (PDH) fosforylace snižuje aktivitu komplexu defosforylace ji naopak zvyšuje. inzulin prostřednictvím defosforylace aktivuje komplex 2. Kompetitivní inhibice produkty acetyl-coa a zvýšený poměr NADH / NAD + způsobují inhibici.
90 Regulace jednotlivých metabolických drah Regulace glykolýzy Enzymy katalyzující nevratné exergonní reakce: 1. Hexokinasa / glukokinasa 2. 6-fosfofrukto-1-kinasa (PFK-1) - hlavní allosterický regulační enzym 3. Pyruvátkinasa Zvýšení poměru ATP / AMP vede k inhibici glykolýzy Citrát inhibuje glykolýzu Regulace přes fruktóza-2,6-bisfosfát (Fru-2,6-P) Glykolýzu aktivuje inzulin a inhibují ji kontraregulační hormony Inhibice kyselým ph
91 Regulace jednotlivých metabolických drah Regulace glukoneogeneze Aktivace během hladovění nebo za patologických stavů (stres v důsledku infekce, polytraumata apod.) Regulační enzymy obcházejí nevratné reakce glykolýzy 1. Pyruvátkarboxylasa: aktivuje ji acetyl-coa pocházející například z β-oxidace mastných kyselin 2. Fosfoenolpyruvátkarboxykinasa 3. Fru-1,6-bisfosfatasa 4. Glc-6-fosfatasa: regulují je stejné vlivy jako reakce glykolýzy, pouze v opačném směru. Hladina substrátů daných enzymů vznikají např. proteolýzou či lipolýzou Kontraregulační hormony glukokortikoidy, glukagon či katecholaminy glukoneogenezi zesilují inzulin ji naopak inhibuje
92 Regulace jednotlivých metabolických drah Regulace syntézy glykogenu Hlavním regulačním enzymem je glykogensyntasa 1. Aktivita je regulována pomocí fosforylace pokud je enzym fosforylován, inaktivuje se defosforylace naopak vede k aktivaci enzymu 2. Fosforylaci ovlivňuje poměr inzulin / glukagon (např. skrze intracelulární koncentraci camp) zvýšení poměru aktivuje syntézu glykogenu (inzulin je anabolický hormon) snížení poměru či katecholaminy ji naopak inhibují
93 Regulace jednotlivých metabolických drah Regulace degradace glykogenu Hlavním regulačním enzymem je glykogenfosforylasa 1. Kovalentní modifikací molekuly 2. Glykogenolýzu aktivují kontraregulační hormony glukagon, katecholaminy a glukokortikoidy (např. kortizol) inzulin ji oproti tomu inhibuje 3. Změna koncentrace Ca 2+ iontů
94 Regulace jednotlivých metabolických drah Regulace pentózového cyklu Dostupností koenzymu NADP + Regulace lipolýzy 1. Regulační enzym lipolýzy - hormon-senzitivní lipasa 2. Hormonálně inzulin jako anabolický hormon vyvolává její inhibici kontraregulační hormony (glukagon, katecholaminy) či hormony štítné žlázy ji naopak aktivují
95 Regulace jednotlivých metabolických drah Regulace β-oxidace 1. Na úrovni vstupu mastných kyselin do mitochondrie na úrovni karnitinového přenašeče na úrovni karnitinacyltransferasy I inhibice meziproduktem tvorby mastných kyselin malonyl~coa 2. Hormonálně inzulin β-oxidaci inhibuje kontraregulační hormony naopak aktivují
96 Regulace jednotlivých metabolických drah Regulace ketogeneze Regulace ketogeneze probíhá na čtyřech stupních: 1. Hormon-senzitivní lipasa lipolýza v tukové tkáni 2. Karnitinacyltransferasa I vstup mastných kyselin do mitochondrie, kde proběhne jejich β-oxidace 3. Směřování AcCoA z β-oxidace do ketogeneze a ne do Krebsova cyklu 4. Mitochondriální HMG-CoA-syntasa Vysoká hladina ketolátek v krvi signalizuje přítomnost velkého množství AcCoA Jejím následkem je inhibice lipolýzy
97 Regulace jednotlivých metabolických drah Regulace syntézy mastných kyselin 1. Dostatek substrátů i dostatkem energie. 2. Klíčovou regulační roli hraje AcCoA-karboxylasa: inzulin aktivuje karboxylasu glukagon a adrenalin ji naopak inhibují (skrze fosforylaci) citrát ji aktivuje - znak dostatku stavebních jednotek a energie palmitoyl-coa (obecně acyl-coa) inhibuje karboxylasu - feedback inhibice AMP ji inhibuje
98 Regulace jednotlivých metabolických drah Regulace močovinového cyklu 1. Hlavní regulační enzym ornitinového cyklu: Karbamoylfosfátsyntetasa I 2. Transkripce enzymů močovinového cyklu se zvyšuje u vysokoproteinové diety či u narůstajícího proteokatabolismu ve stavech zvýšené nabídky aminokyselin 3. Protože močovinový cyklus patří mezi protonproduktivní reakce, nastává jeho útlum při poklesu ph - acidóze Regulace syntézy hemu 1. Hlavní regulační enzym ALA-syntasa (δ-aminolevulová kyselina = ALA) inhibice konečným produktem celé dráhy hem (negativní zpětná vazba)
Enzymologie. Věda ležící na pomezí fyz. ch. a bioch. Zabývá se problematikou biokatalyzátorů.
ENZYMOLOGIE 1 Enzymologie Věda ležící na pomezí fyz. ch. a bioch. Zabývá se problematikou biokatalyzátorů. Jak je možné, že buňka dokáže utřídit hrozivou změť chemických procesů, které v ní v každém okamžiku
VíceRegulace metabolických drah na úrovni buňky
Regulace metabolických drah na úrovni buňky EB Obsah přednášky Obecné principy regulace metabolických drah na úrovni buňky regulace zajištěná kompartmentací metabolických dějů změna absolutní koncentrace
VíceENZYMY. RNDr. Lucie Koláčná, Ph.D.
ENZYMY RNDr. Lucie Koláčná, Ph.D. Enzymy: katalyzátory živé buňky jednoduché nebo složené proteiny Apoenzym: proteinová část Kofaktor: nízkomolekulová neaminokyselinová struktura nezbytně nutná pro funkci
Více13. Enzymy aktivační energie katalýza makroergické sloučeniny
13. Enzymy Průběh chemických reakcí závisí též na schopnosti molekul přiblížit se dostatečně blízko a překonat repulsní energetickou bariéru. K tomu je zapotřebí energie typické pro každou reakci, tzv.
Více1. Napište strukturní vzorce aminokyselin E a W a vzorce guanosinu a uracilu
Test pro přijímací řízení magisterské studium Biochemie 2018 1. Napište strukturní vzorce aminokyselin E a W a vzorce guanosinu a uracilu U dalších otázek zakroužkujte správné tvrzení (pouze jedna správná
VíceIntermediární metabolismus. Vladimíra Kvasnicová
Intermediární metabolismus Vladimíra Kvasnicová Vztahy v intermediárním metabolismu (sacharidy, lipidy, proteiny) 1. po jídle (přísun energie z vnějšku) oxidace CO 2, H 2 O, urea + ATP tvorba zásob glykogen,
VíceMetabolismus krok za krokem - volitelný předmět -
Metabolismus krok za krokem - volitelný předmět - Vladimíra Kvasnicová pracovna: 411, tel. 267 102 411, vladimira.kvasnicova@lf3.cuni.cz informace, studijní materiály: http://vyuka.lf3.cuni.cz Sylabus
VíceGlykolýza Glukoneogeneze Regulace. Alice Skoumalová
Glykolýza Glukoneogeneze Regulace Alice Skoumalová Metabolismus glukózy - přehled: 1. Glykolýza Glukóza: Univerzální palivo pro buňky Zdroje: potrava (hlavní cukr v dietě) zásoby glykogenu krev (homeostáza
VíceEnzymologie. Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2.LF UK a FN Motol Matej Kohutiar. akad. rok 2017/2018
Enzymologie Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2.LF UK a FN Motol Matej Kohutiar akad. rok 2017/2018 Osnova I. Základní principy enzymových reakcí II. Termodynamické a kinetické aspekty enzymové
VíceEvropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. ENZYMY I úvod, názvosloví, rozdělení do tříd
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti ENZYMY I úvod, názvosloví, rozdělení do tříd Úvod z řeckého EN ZYME (v kvasinkách) biologický katalyzátor, protein (RNA) liší se od chemických
Více1. Napište strukturní vzorce aminokyselin D a Y a vzorce adenosinu a thyminu
Test pro přijímací řízení magisterské studium Biochemie 2019 1. Napište strukturní vzorce aminokyselin D a Y a vzorce adenosinu a thyminu U dalších otázek zakroužkujte správné tvrzení (pouze jedna správná
Více>>> E A1 + E A2. . aktivační energie potřebná k reakci bez přítomnosti katalyzátoru E A E A1. energie potřebná ke vzniku enzym-substrátového komplexu
Enzymy Charakteristika enzymů- fermentů katalyzátory biochem. reakcí biokatalyzátory umožňují a urychlují průběh rcí v organismu nachází se ve všech živých systémech z chemického hlediska jednoduché nebo
VíceRedoxní děj v neživých a živých soustavách
Enzymy Enzymy Katalyzují chemické reakce, kdy se mění substrát na produkt Katalytickým působením se snižuje aktivační energie reagujících molekul substrátu, tím se reakce urychlí Za přítomnosti enzymu
Více9. Citrátový cyklus, oxidační dekarboxylace pyruvátu a anaplerotické dráhy
9. Citrátový cyklus, oxidační dekarboxylace pyruvátu a anaplerotické dráhy Obtížnost A Vyjmenujte kofaktory, které využívá multienzymový komplex pyruvátdehydrogenasy; které z nich řadíme mezi koenzymy
VícePřehled energetického metabolismu
Přehled energetického metabolismu Josef Fontana EB 40 Obsah přednášky Důležité termíny energetického metabolismu Základní schéma energetického metabolismu Hlavní metabolické dráhy energetického metabolismu
VícePropojení metabolických drah. Alice Skoumalová
Propojení metabolických drah Alice Skoumalová Metabolické stavy 1. Resorpční fáze po dobu vstřebávání živin z GIT (~ 2 h) glukóza je hlavní energetický zdroj 2. Postresorpční fáze mezi jídly (~ 2 h po
VíceENZYMOLOGIE. Pracovní sešit k přednáškám z biochemie pro studenty biologických kombinací ZDENĚK GLATZ
EZYMLGIE Pracovní sešit k přednáškám z biochemie pro studenty biologických kombinací II ZDEĚK GLATZ 2004 Katalýza - Berzelius 1838 2 EZYMLGIE katalyzátor - látky urychlující chemické reakce - nemění rovnováhu
VíceEnzymy. aneb. Není umění dělat co tě baví, ale najít zalíbení v tom, co udělati musíš. Luboš Paznocht
Enzymy aneb Není umění dělat co tě baví, ale najít zalíbení v tom, co udělati musíš. Luboš Paznocht Umožňují rychlý a koordinovaný průběh chemických přeměn v organismu Kinetika biochemických reakcí řád
VíceObecný metabolismus.
mezioborová integrace výuky zaměřená na rostlinnou biochemii a fytopatologii CZ.1.07/2.2.00/28.0171 Obecný metabolismus. Regulace glykolýzy a glukoneogeneze (5). Prof. RNDr. Pavel Peč, CSc. Katedra biochemie,
VíceText zpracovala Mgr. Taťána Štosová, Ph.D PŘÍRODNÍ LÁTKY
Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie CZ.1.07/2.2.00/15.0324 Text zpracovala Mgr. Taťána Štosová, Ph.D PŘÍRODNÍ LÁTKY Obsah 1 Úvod do problematiky přírodních látek... 2 2 Vitamíny... 2 2.
VíceAminokyseliny, proteiny, enzymologie
Aminokyseliny, proteiny, enzymologie Aminokyseliny Co to je? Organické látky karboxylové kyseliny, které mají na sousedním uhlíku navázanou aminoskupinu Jak to vypadá? K čemu je to dobré? AK jsou stavební
VíceENZYMY. Klasifikace enzymů
ENZYMY Enzymy jsou bílkoviny, které katalyzují chemické reakce probíhající v živých organismech. Byly identifikovány tisíce enzymů, mnohé z nich byly izolovány čisté. Klasifikace enzymů Vzhledem k tomu,
VíceIntermediární metabolismus - SOUHRN - Vladimíra Kvasnicová
Intermediární metabolismus - SOUHRN - Vladimíra Kvasnicová Vztahy v intermediárním metabolismu (sacharidy, lipidy, proteiny) 1. po jídle (přísun energie z vnějšku) oxidace CO 2, H 2 O, urea + ATP tvorba
VíceHistorie. Pozor! né vždy jen bílkovinná část
Enzymy a hormony Enzymy = biokatalyzátory jejich působení je umožněn souhrn chemických přeměn v organismu (metabolismus) jednoduché, složené bílkoviny globulární v porovnání s katalyzátory účinnější, netoxické,
VíceOdbourávání a syntéza glukózy
Odbourávání a syntéza glukózy Josef Fontana EB - 54 Obsah přednášky Glukóza význam glukózy pro buňku, glykémie role glukózy v metabolismu transport glukózy přes buněčné membrány enzymy fosforylující a
VíceTest pro přijímací řízení magisterské studium Biochemie Napište vzorce aminokyselin Q a K
Test pro přijímací řízení magisterské studium Biochemie 2017 1. Napište vzorce aminokyselin Q a K Dále zakroužkujte správné tvrzení (pouze jedna správná odpověď) 2. Enzym tyrozinkinasu řadíme do třídy
VíceEnzymy: Struktura a mechanismus působení. Prof. MUDr. Jiří Kraml, DrSc. Ústav lékařské biochemie 1.LF UK
Enzymy: Struktura a mechanismus působení Prof. MUDr. Jiří Kraml, DrSc. Ústav lékařské biochemie 1.LF UK 1 ENZYMY JAKO HOMOGENNÍ BIOKATALYZÁTORY 1. Bílkovinná povaha ( + některé RNA-enzymy - ribozymy) 2.
VíceEnzymy. Prof. MUDr. Jiří Kraml, DrSc.
Enzymy Prof. MUDr. Jiří Kraml, DrSc. ENZYMY JAKO HOMOGENNÍ BIOKATALYZÁTORY 1. Bílkovinná povaha ( + některé RNA-enzymy - ribozymy) 2. Větší účinnost (faktor minimálně 10 6 ) 3. Specifičnost - substrátová
VíceMETABOLISMUS SACHARIDŮ
METABOLISMUS SACHARIDŮ PRINCIP Rozštěpené sacharidy vstřebávání střevní sliznicí do krevního oběhu dopraveny vrátnicovou žílou do jater. V játrech enzymaticky hexózy štěpeny na GLUKÓZU vyplavována do krve
VíceEvropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Glykolýza a neoglukogenese
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Glykolýza a neoglukogenese z řečtiny glykos sladký, lysis uvolňování sled metabolických reakcí od glukosy přes fruktosa-1,6-bisfosfát
VíceRegulace enzymové aktivity
Regulace enzymové aktivity MUDR. MARTIN VEJRAŽKA, PHD. Regulace enzymové aktivity Organismus NENÍ rovnovážná soustava Rovnováha = smrt Život: homeostáza, ustálený stav Katalýza v uzavřené soustavě bez
VíceObecný metabolismus.
mezioborová integrace výuky zaměřená na rostlinnou biochemii a fytopatologii CZ.1.07/2.2.00/28.0171 Obecný metabolismus. Enzymy biokatalyzátory (6). Prof. RNDr. Pavel Peč, CSc. Katedra biochemie, Přírodovědecká
Vícesloučeniny C, H, O Cukry = glycidy = sacharidy staré názvy: uhlohydráty, uhlovodany, karbohydráty
sloučeniny C, H, O Cukry = glycidy = sacharidy staré názvy: uhlohydráty, uhlovodany, karbohydráty triviální (glukóza, fruktóza ) vědecké (α-d-glukosa) organické látky nezbytné pro život hlavní zdroj energie
VíceEnzymy. Názvosloví enzymů
Enzymy Enzymy jsou bílkoviny, které působí jako biologické katalyzátory. Podobně jako ostatní katalyzátory snižují aktivační energii chemické reakce a tím urychlují její průběh. Enzymy neovlivňují hodnotu
VíceEvropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Citrátový a glyoxylátový cyklus
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Citrátový a glyoxylátový cyklus Buněčná respirace I. Fáze Energeticky bohaté látky jako glukosa, mastné kyseliny a některé aminokyseliny
VíceMETABOLISMUS SACHARIDŮ
METABOLISMUS SAHARIDŮ A. Odbourávání sacharidů - nejdůležitější zdroj energie pro heterotrofy - oxidací sacharidů až na. získávají aerobní organismy energii ve formě. - úplná oxidace glukosy: složitý proces
VíceRegulace metabolických drah na úrovni buňky. SBT 116 Josef Fontana
Regulace metabolických drah na úrovni buňky SBT 116 Josef Fontana Obsah přednášky Obecné principy regulace metabolických drah na úrovni buňky Regulace zajištěná kompartmentací metabolických dějů Změna
VíceRegulace metabolizmu lipidů
Regulace metabolizmu lipidů Principy regulace A) krátkodobé (odpověď s - min): Dostupnost substrátu Alosterické interakce Kovalentní modifikace (fosforylace/defosforylace) B) Dlouhodobé (odpověď hod -
VíceCitrátový cyklus. Tomáš Kučera.
itrátový cyklus Tomáš Kučera tomas.kucera@lfmotol.cuni.cz Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2. lékařská fakulta, Univerzita Karlova v Praze a Fakultní nemocnice v Motole 2017 Schéma energetického
VíceHISTORIE ENZYMOLOGIE
ENZYMY HISTORIE ENZYMOLOGIE 1. Berzelius (18.stol.) v rostlinách i živočiších probíhají tisíce katalyzovaných reakcí FERMENTY fermentace (Fabrony) 2. W.Kühne en zýme = v kvasnicích enzymy 3. J. Sumner
VíceEva Benešová. Dýchací řetězec
Eva Benešová Dýchací řetězec Dýchací řetězec Během oxidace látek vstupujících do různých metabolických cyklů (glykolýza, CC, beta-oxidace MK) vznikají NADH a FADH 2, které následně vstupují do DŘ. V DŘ
VíceBp1252 Biochemie. #8 Metabolismus živin
Bp1252 Biochemie #8 Metabolismus živin Chemické reakce probíhající v organismu Katabolické reakce přeměna složitějších látek na jednoduché, jsou většinou exergonické. Anabolické reakce syntéza složitějších
VíceBIOKATALYZÁTORY I. ENZYMY
BIOKATALYZÁTORY I. Obecné pojmy - opakování: Katalyzátory látky, které ovlivňují průběh katalyzované reakce a samy se přitom nemění. Dělíme je na: pozitivní (aktivátory) urychlující reakce negativní (inhibitory)
VíceAMPK AMP) Tomáš Kuc era. Ústav lékar ské chemie a klinické biochemie 2. lékar ská fakulta, Univerzita Karlova v Praze
AMPK (KINASA AKTIVOVANÁ AMP) Tomáš Kuc era Ústav lékar ské chemie a klinické biochemie 2. lékar ská fakulta, Univerzita Karlova v Praze 2013 AMPK PROTEINKINASA AKTIVOVANÁ AMP přítomna ve všech eukaryotních
VíceVýukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0996
Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/34.0996 Šablona: III/2 č. materiálu: VY_32_INOVACE_CHE_419 Jméno autora: Třída/ročník: Mgr. Alena
VíceStanovení vybraných enzymů. Roman Kanďár
Stanovení vybraných enzymů Roman Kanďár Takže prvně malé opakování ENZYM Protein (RNA) s katalytickou aktivitou Protein (RNA) kofaktor (prosthetická skupina, koenzym) Jaký je vlastně rozdíl mezi prosthetickou
VícePOLYPEPTIDY. Provitaminy = organické sloučeniny bez vitaminózního účinku, které se v živočišném těle mění působením ÚV záření nebo enzymů na vitaminy.
POLYPEPTIDY Provitaminy = organické sloučeniny bez vitaminózního účinku, které se v živočišném těle mění působením ÚV záření nebo enzymů na vitaminy. Hormony = katalyzátory v živočišných organismech (jsou
VíceOxidace proteinů, tuků a cukrů jako zdroj energie v živých organismech
Citrátový cyklus Oxidace proteinů, tuků a cukrů jako zdroj energie v živých organismech 1. stupeň: OXIDACE cukrů, tuků a některých aminokyselin tvorba Acetyl-CoA a akumulace elektronů v NADH a FADH 2 2.
VíceCHEMICKÉ ZNAKY ŽIVÝCH SOUSTAV
CHEMICKÉ ZNAKY ŽIVÝCH SOUSTAV a) Chemické složení a. biogenní prvky makrobiogenní nad 0,OO5% (C, O, N, H, S, P, Ca.) - mikrobiogenní pod 0,005%(Fe,Zn, Cu, Si ) b. voda 60 90% každého organismu - 90% příjem
VíceRychlost chemické reakce je dána změnou Gibbsovy energie a aktivační energií: Tudíž zrychlení reakce pomocí katalýzy může být vyjádřeno:
Bruno Sopko Rychlost chemické reakce je dána změnou Gibbsovy energie a aktivační energií: Tudíž zrychlení reakce pomocí katalýzy může být vyjádřeno: Z předchozí rovnice vyplývá: Pokud katalýza při 25
VíceEnergetický metabolizmus buňky
Energetický metabolizmus buňky Buňky vyžadují neustálý přísun energie pro tvorbu a udržování biologického pořádku (život). Tato energie pochází z energie chemických vazeb v molekulách potravy (energie
VíceReakční kinetika enzymových reakcí
Reakční kinetika enzymových reakcí studuje časový průběh enzymových reakcí za různých reakčních podmínek zabývá se faktory, které ovlivňují rychlost reakcí katalyzovaných enzymy - uvažujme monomolekulární
VíceENZYMY. Enzymy - jednoduché nebo složené proteiny, které katalyzují chemické přeměny v organismech
ENZYMY Enzymy - jednoduché nebo složené proteiny, které katalyzují chemické přeměny v organismech Šest hlavních kategorií enzymů: EC 1 Oxidoreduktasy: katalyzují oxidačně/redukční reakce EC 2 Transferasy:
VíceMETABOLISMUS SLOUČENINY S MAKROERGNÍMI VAZBAMI
METABOLISMUS SLOUČENINY S MAKROERGNÍMI VAZBAMI Obsah Formy organismů Energetika reakcí Metabolické reakce Makroergické sloučeniny Formy organismů Autotrofní x heterotrofní organismy Práce a energie Energie
VíceInovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie
Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie I n v e s t i c e d o r o z v o j e v z d ě l á v á n í CZ.1.07/2.2.00/15.0324 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem
VícePublikováno z 2. lékařská fakulta Univerzity Karlovy v Praze (http://www.lf2.cuni.cz)
Publikováno z 2. lékařská fakulta Univerzity Karlovy v Praze (http://www.lf2.cuni.cz) Biochemie Napsal uživatel Marie Havlová dne 8. Únor 2012-0:00. Sylabus předmětu Biochemie, Všeobecné lékařství, 2.
VíceVzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/34.0211. Anotace. Metabolismus sacharidů. VY_32_INOVACE_Ch0216.
Vzdělávací materiál vytvořený v projektu VK Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí svobození 20 Číslo projektu: Název projektu: Číslo a název klíčové aktivity: CZ.1.07/1.5.00/34.0211 Zlepšení podmínek
VíceVzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK CZ.1.07/1.5.00/ Anotace. Metabolismus lipidů - odbourávání. VY_32_INOVACE_Ch0212
Vzdělávací materiál vytvořený v projektu P VK Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí svobození 20 Číslo projektu: Název projektu: Číslo a název klíčové aktivity: CZ.1.07/1.5.00/34.0211 Zlepšení podmínek
VíceDYNAMICKÁ BIOCHEMIE. Daniel Nechvátal :: www.gymzn.cz/nechvatal
DYNAMICKÁ BIOCHEMIE Daniel Nechvátal :: www.gymzn.cz/nechvatal Energetický metabolismus děje potřebné pro zabezpečení života organismu ANABOLISMUS skladné reakce, spotřeba E KATABOLISMUS rozkladné reakce,
VíceUkázky z pracovních listů z biochemie pro SŠ A ÚVOD
Ukázky z pracovních listů z biochemie pro SŠ A ÚVD 1) Doplň chybějící údaje. Jak se značí makroergní vazba? Kolik je v ATP makroergních vazeb? Co je to ADP Kolik je v ADP makroergních vazeb 1) Pojmenuj
VíceKatabolismus - jak budeme postupovat
Katabolismus - jak budeme postupovat I. fáze aminokyseliny proteiny polysacharidy glukosa lipidy Glycerol + mastné kyseliny II. fáze III. fáze ETS itrátový cyklus yklus trikarboxylových kyselin, Krebsův
VíceEnzymy. Názvosloví enzymů
Enzymy Enzymy jsou bílkoviny, které působí jako biologické katalyzátory. Podobně jako ostatní katalyzátory snižují aktivační energii chemické reakce a tím urychlují její průběh. Enzymy neovlivňují hodnotu
VíceÚvod do buněčného metabolismu Citrátový cyklus. Prof. MUDr. Jiří Kraml, DrSc. Ústav lékařské biochemie 1. LF UK
Úvod do buněčného metabolismu Citrátový cyklus Prof. MUDr. Jiří Kraml, DrSc. Ústav lékařské biochemie 1. LF UK METABOLISMUS = přeměna látek v organismu - má stránku chemickou (látkovou) - reakce anabolické
VíceEnzymy. RNDr. Bohuslava Trnková ÚKBLD 1.LF UK. ls 1
Enzymy RNDr. Bohuslava Trnková ÚKBLD 1.LF UK ls 1 z řeckého "zymé" -kvasnice specifické katalyzátory chemických reakcí v živých organismech i v nejjednodušší buňce více než 3000 enzymů, druhová specifita
VíceToxikologie PřF UK, ZS 2016/ Toxikodynamika I.
Toxikodynamika toxikodynamika (řec. δίνευω = pohánět, točit) interakce xenobiotika s cílovým místem (buňkou, receptorem) biologická odpověď jak xenobiotikum působí na organismus toxický účinek nespecifický
VíceAminokyseliny, proteiny, enzymy Základy lékařské chemie a biochemie 2014/2015 Ing. Jarmila Krotká Metabolismus základní projev života látková přeměna souhrn veškerých dějů, které probíhají uvnitř organismu
VíceKofaktory enzymů. T. Kučera. (upraveno z J. Novotné)
Kofaktory enzymů T. Kučera (upraveno z J. Novotné) Kofaktory enzymů neproteinová, nízkomolekulární složka enzymu ko-katalyzátor potřebný k aktivitě enzymu pomocné molekuly v enzymové reakci holoenzym (aktivní)
VícePentosový cyklus. osudy glykogenu. Eva Benešová
Pentosový cyklus a osudy glykogenu Eva Benešová Pentosový cyklus pentosafosfátová cesta, fosfoglukonátová cesta nebo hexosamonofosfátový zkrat Funkce: 1) výroba NADPH 2) výroba ribosa 5-fosfátu 3) zpracování
VíceMechanismy hormonální regulace metabolismu. Vladimíra Kvasnicová
Mechanismy hormonální regulace metabolismu Vladimíra Kvasnicová Osnova semináře 1. Obecný mechanismus působení hormonů (opakování) 2. Příklady mechanismů účinku vybraných hormonů na energetický metabolismus
VíceEnzymy v diagnostice Enzymy v plazm Bun né enzymy a sekre ní enzymy iny zvýšené aktivity bun ných enzym v plazm asový pr h nár
Enzymy v diagnostice Enzymy v plazmě Enzymy nalézané v plazmě lze rozdělit do dvou typů. Jsou to jednak enzymy normálně přítomné v plazmě a mající zde svou úlohu (např. enzymy kaskády krevního srážení
VíceEnzymy faktory ovlivňující jejich účinek
Enzymy faktory ovlivňující jejich účinek Tematická oblast Datum vytvoření Ročník Stručný obsah Způsob využití Autor Kód Chemie přírodních látek enzymy 10.8.2012 3. ročník čtyřletého G Faktory ovlivňující
VíceMetabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová
Metabolismus aminokyselin - testík na procvičení - Vladimíra Kvasnicová Vyberte esenciální aminokyseliny a) Asp, Glu b) Val, Leu, Ile c) Ala, Ser, Gly d) Phe, Trp Vyberte esenciální aminokyseliny a) Asp,
VíceBÍLKOVINY. V organismu se nedají nahradit jinými sloučeninami, jen jako zdroj energie je mohou nahradit sacharidy a lipidy.
BÍLKOVINY o makromolekulární látky, z velkého počtu AMK zbytků o základ všech organismů o rostliny je vytvářejí z anorganických sloučenin (dusičnanů) o živočichové je musejí přijímat v potravě, v trávicím
VíceMetabolismus bílkovin. Václav Pelouch
ZÁKLADY OBECNÉ A KLINICKÉ BIOCHEMIE 2004 Metabolismus bílkovin Václav Pelouch kapitola ve skriptech - 3.2 Výživa Vyvážená strava člověka musí obsahovat: cukry (50 55 %) tuky (30 %) bílkoviny (15 20 %)
VíceProč biokatalýza? Vyšší reakční rychlost Vyšší specificita reakce Mírnější reakční podmínky Možnost regulace
Enzymy Proč biokatalýza? Vyšší reakční rychlost Vyšší specificita reakce Mírnější reakční podmínky Možnost regulace COO - - COO NH 2 OH - COO NH 2 - COO O OH - COO Chorismate mutase - OOC O OH - COO -
VíceMETABOLISMUS SACHARIDŮ
METABLISMUS SAHARIDŮ GLUKNEGENEZE GLUKNEGENEZE entrální úloha glukosy Palivo Prekursor strukturních sacharidů a jiných molekul Syntéza glukosy z necukerných prekurzorů Laktát Aminokyseliny (uhlíkatý řetězec
VíceREGULACE ENZYMOVÉ AKTIVITY
REGULACE ENZYMOVÉ AKTIVITY Proč je nutno regulovat enzymovou aktivitu? (homeostasa) Řada úrovní: regulace množství přítomného enzymu (exprese = proteosynthesa, odbourávání) synthesa vhodného enzymu (isoenzymy)
VíceENZYMY enzymová katalýza.
Základy biochemie KB / B EZYMY enzymová katalýza. Inovace studia biochemie prostřednictvím e-learningu Z.04.1.03/3.2.15.3/0407 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem
VíceEnzymy charakteristika a katalytický účinek
Enzymy charakteristika a katalytický účinek Tematická oblast Datum vytvoření Ročník Stručný obsah Způsob využití Autor Kód Chemie přírodních látek enzymy 28.7.2012 3. ročník čtyřletého G Charakteristika
VíceEnzymy. Vladimíra Kvasnicová
Enzymy Vladimíra Kvasnicová METABOLISMUS soubor enzymových reakcí, při nichž dochází k přeměně látek a energií v živém organismu, látková přeměna Enzymy jsou biokatalyzátory snižují aktivační energii reakce
VíceENZYMY enzymová katalýza
Základy biochemie KB / B EZYMY enzymová katalýza Inovace studia biochemie prostřednictvím e-learningu Z.04.1.03/3.2.15.3/0407 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem
VíceVyužití enzymů v medicíně
Využití enzymů v medicíně 1. Stanovení enzymových aktivit diagnosticky významných enzymů 2. Stanovení analytů enzymovými analytickými metodami 3. Enzymy jako terapeutika Enzymy jako diagnostické nástroje
VíceMetabolismus lipidů. (pozn. o nerozpustnosti)
Metabolismus lipidů (pozn. o nerozpustnosti) Trávení lipidů Lipidy v potravě - většinou v hydrolyzovatelné podobě, především jako triacylglayceroly (TAG), fosfatidáty a sfingolipidy. V trávicím traktu
VíceEnergetika a metabolismus buňky
Předmět: KBB/BB1P Energetika a metabolismus buňky Cíl přednášky: seznámit posluchače s tím, jak buňky získávají energii k životu a jak s ní hospodaří Klíčová slova: energetika buňky, volná energie, enzymy,
VíceV organismu se bílkoviny nedají nahradit žádnými jinými sloučeninami, jen jako zdroj energie je mohou nahradit sacharidy a lipidy.
BÍLKOVINY Bílkoviny jsou biomakromolekulární látky, které se skládají z velkého počtu aminokyselinových zbytků. Vytvářejí látkový základ života všech organismů. V tkáních vyšších organismů a člověka je
VíceTomáš Kuˇ. cera. Ústav lékaˇrské chemie a klinické biochemie 2. lékaˇrská fakulta, Univerzita Karlova v Praze.
BIOCHEMIE SVALU Tomáš Kuˇ cera tomas.kucera@lfmotol.cuni.cz Ústav lékaˇrské chemie a klinické biochemie 2. lékaˇrská fakulta, Univerzita Karlova v Praze 2014 STRUKTURA KOSTERNÍHO SVALU svazky svalových
Víceglukóza *Ivana FELLNEROVÁ, PřF UP Olomouc*
Prezentace navazuje na základní znalosti Biochemie, stavby a transportu přes y Doplňující prezentace: Proteiny, Sacharidy, Stavba, Membránový transport, Symboly označující animaci resp. video (dynamická
VíceKinetika enzymově katalysovaných reakcí
Kinetika enzymově katalysovaných reakcí Rychlost reakce aa + bb + c C + d D +... dn A d [ A] d [ B ] d [C ] v= = = = av d τ ad τ bd τ cd τ Počáteční rychlost reakce aa + bb + konc. c C + d D +... d [ A]
Vícefce jater: (chem. továrna, jako 1. dostává všechny látky vstřebané GIT) METABOLICKÁ (jsou metabolicky nejaktivnější tkání v těle)
JÁTRA ústřední orgán intermed. metabolismu, vysoká schopnost regenerace krevní oběh játry: (protéká 20% veškeré krve, 10-30% okysl.tep.krve, která zajišťuje výživu buněk, zbytek-portální krev) 1. funkční
VíceProcvičování aminokyseliny, mastné kyseliny
Procvičování aminokyseliny, mastné kyseliny Co je hlavním mechanismem pro odstranění aminoskupiny před odbouráváním většiny aminokyselin: a. oxidativní deaminace b. transaminace c. dehydratace d. působení
VíceCo jsou to enzymy? pozoruhodné chemické katalyzátory
Enzymy Co jsou to enzymy? pozoruhodné chemické katalyzátory Vyšší reakční rychlost (6-12 řádů) Mírnější podmínky reakce (nižší teplota, atmosférický tlak, neutrální ph) Vyšší specifita reakce (specifické
VíceEvropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti. Transport elektronů a oxidativní fosforylace
Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Transport elektronů a oxidativní fosforylace Oxidativní fosforylace vs. fotofosforylace vyvrcholení katabolismu Všechny oxidační degradace
VíceDýchací řetězec (DŘ)
Dýchací řetězec (DŘ) Vladimíra Kvasnicová animace na internetu: http://vcell.ndsu.nodak.edu/animations/etc/index.htm http://vcell.ndsu.nodak.edu/animations/atpgradient/index.htm http://www.wiley.com/college/pratt/0471393878/student/animations/oxidative_phosphorylation/index.html
VíceBuněčné dýchání Ch_056_Přírodní látky_buněčné dýchání Autor: Ing. Mariana Mrázková
Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.38/02.0025 Název projektu: Modernizace výuky na ZŠ Slušovice, Fryšták, Kašava a Velehrad Tento projekt je spolufinancován z Evropského sociálního fondu a státního
VíceSacharidy a polysacharidy (struktura a metabolismus)
Sacharidy a polysacharidy (struktura a metabolismus) Sacharidy Živočišné tkáně kolem 2 %, rostlinné 85-90 % V buňkách rozličné fce: Zdroj a zásobárna energie (glukóza, škrob, glykogen) Výztuž a ochrana
VíceCZ.1.07/2.2.00/ Obecný metabolismu. Metabolismus glukosy, glykolýza, glukoneogeneze (3).
mezioborová integrace výuky zaměřená na rostlinnou biochemii a fytopatologii CZ.1.07/2.2.00/28.0171 Obecný metabolismu. Metabolismus glukosy, glykolýza, glukoneogeneze (3). Prof. RNDr. Pavel Peč, CSc.
VíceKlinický detektivní příběh Glykémie
Klinický detektivní příběh Glykémie Glukóza Glukóza 6 P ústřední postavení v metabol. cestách výchozí pro syntézu glykogenu glykolýza vstup do pentózafosfátového cyklu meziprodukt při reakcích glukoneogeneze
VíceRegulace glykémie. Jana Mačáková
Regulace glykémie Jana Mačáková Katedra fyziologie a patofyziologie LF OU Ústav patologické fyziologie LF UP Název projektu: Tvorba a ověření e-learningového prostředí pro integraci výuky preklinických
VíceJana Fauknerová Matějčková
Jana Fauknerová Matějčková glykosyltransferáza schopná syntetizovat řetězec prvních několika molekul glukosy jako základ nové molekuly glykogenu glykogenin tak slouží jako primer prvním krokem je navázání
Více